孔內攝像技術在基樁完整性檢測中的應用

鄭佩瑩，林亮倫，陳律宇

（重慶市建筑科學研究院，重慶 400016）

鄭佩瑩，林亮倫，陳律宇.孔內攝像技術在基樁完整性檢測中的應用[J].重慶建筑，2019（7）：41-43.

0 引言

重慶地區，建筑基樁主要采用灌注樁，其成孔方式主要為人工挖孔、沖擊成孔和旋挖成孔，樁身完整性檢測大多數采用鉆芯法、聲波投射法和低應變法。每種檢測方法均有其局限性和適用范圍，檢測方法不適合特定的工程時，容易造成委托方或者第三方對檢測結果的爭議，需要在異議點附近采用原檢測方法或者準確度更高的方法進行驗證檢測[1]。

近些年，隨著光學技術和信息處理技術的日趨成熟，孔內攝像技術因其直觀性、可檢測缺陷位置精確、檢測長度大、可檢測多重缺陷以及可檢測豎向缺陷等優點，在工程地質勘察、PHC管樁樁身質量檢測中得到廣泛的應用[2-4]。

本文將孔內攝像技術應用于灌注樁樁身完整性檢測中，檢測時，以鉆芯孔為檢測通道，實現對樁身缺陷的識別、定位和定量描述，提高檢測結果的準確性和可信度。

1 常用檢測方法局限性分析

根據《建筑基樁檢測技術規范》JGJ 106、《建筑地基基礎檢測技術規范》DBJ 50/T-136等規范，基樁檢測應根據檢測項目、檢測方法的適用范圍、基樁的設計條件和成樁工藝等選擇合適的檢測方法[5-6]（表1）。

表1 各檢測方法的檢測項目和適用范圍匯總

鉆芯法適用于檢測混凝土灌注樁的樁長、樁身混凝土強度、樁底沉渣厚度和樁身完整性，判定或鑒別樁端持力層巖土性狀。檢測時要求樁徑（D）不宜小于800mm，長徑比（L/D）不宜大于30。聲波投射法適用于判定樁身缺陷的位置、范圍和程度，檢測時要求樁徑（D）不宜小于600mm。低應變法適用于判定樁身缺陷的程度及位置，檢測時要求樁長（L）不宜大于15m。

1.1 鉆芯法局限性分析

規范要求鉆機設備安裝必須周正、穩固、底座水平，鉆芯孔垂直度偏差不得大于0.5%。當受檢樁長徑比較大時，鉆芯孔的垂直度很難控制，造成鉆芯孔容易偏離樁身，因此要求受檢樁樁徑不宜小于800mm，長徑比不宜大于30。

此外，規范要求采用單動雙管鉆具鉆取芯樣，芯樣鉆取過程中，由于鉆具轉速、鉆頭磨損、鉆進壓力不均勻等原因，容易導致芯樣破損，不能完全反映樁身完整性的真實狀況。

《建筑樁基技術規范》JGJ 94中關于樁底沉渣厚度的要求為：端承型樁不應大于50mm；摩擦型樁不應大于100mm。在實際檢測過程，樁底沉渣厚度檢測結果的準確度受鉆具機械原因和機長的操作水平等影響較大，造成沉渣厚度檢測值與實際情況出入較大。

僅通過鉆取的芯樣的斷口裂縫無法判斷是樁身的水平裂縫還是鉆取過程中出現的損壞。

1.2 聲波投射法局限性分析

當樁徑小于600mm時，聲測管的聲耦合誤差使聲時測試的相對誤差增大，造成聲速檢測結果的準確度降低，不宜采用聲波投射法進行樁身完整性檢測。

當出現下列情況之一時，不得采用聲波投射法對整樁的樁身完整性進行評定：（1）聲測管未沿樁身通長配置；（2）聲測管堵塞導致檢測數據不全；（3）聲測管埋設數量不符合規范要求。

填方地區，旋挖成孔灌注樁的質量缺陷主要分布在樁底。為了使樁底缺陷不被檢測出來，部分施工人員在鋼筋籠底部以上10～50cm才配置聲測管。此外，聲測管連接處錯位或上端未加蓋，砂石進入管內也容易造成聲測管堵塞。

1.3 低應變法局限性分析

低應變法目前普遍采用瞬態沖擊方式，通過實測樁頂加速度或速度響應時域曲線，用一維波動理論分析判定樁身完整性。由于受樁周土約束、激振能量、樁身材料阻尼和截面阻抗變化等因素的影響，應力波從樁頂傳至樁底再從樁底反射回樁頂的傳播為一能量逐漸衰減的過程。結合重慶地區地質條件和樁土剛度比的實際情況，若檢測樁長大于15m時，應力波尚未反射回樁頂甚至尚未傳到樁底，其能量已完成衰減或者其他反射，無法評定整樁的完整性。因此當樁長大于15m，樁身截面多變且變化幅度較大或樁周巖土性質變化較大時，應采用其他方法驗證低應變檢測的有效性。

2 孔內攝像檢測技術特點

2.1 基本原理

孔內攝像檢測法是指沿空心樁或鉆有豎向孔的灌注樁的孔道，采用攝像技術對孔壁進行拍攝及觀察，識別樁身缺陷及其位置、形式、程度的檢測方法[7]。孔內攝像技術的最大優點是直觀和定量化。通過標準模型樁對缺陷的寬度、傾斜角度進行標定，可得出實測樁的缺陷位置（m）、形式、寬度（mm）、主傾斜角度（°）等檢測結果。

2.2 局限性分析

當需要對樁身缺陷位置、類型和程度進行定量、多重缺陷檢測，樁底沉渣厚度和持力層性狀進行描述時，孔內攝像檢測技術具有一定的優勢。孔內攝像檢測的局限性主要表現為檢測時需要觀測通道并需確保觀測通道內的水清澈。當采用孔內攝像檢測作為鉆芯法的驗證檢測時，可以利用鉆芯孔為觀測通道?？變鹊那鍧嵆潭戎苯佑绊懙綑z測的清晰度及質量，因此檢測前需進行孔內清理。如果孔內存在渾水時，應用清水進行沖洗置換或者加入明礬對渾水進行處理，直到孔內水清澈才能進行檢測。

3 工程應用

3.1 工程案例一

重慶市江津城區某項目為8+1層商住樓，上部為框架結構，基礎采用人工挖孔樁，基礎持力層為泥巖，項目總樁數為109根，設計樁長樁徑為1000～1200mm。設計樁長為7～18.0m，樁身混凝土強度為C30。

施工過程中，采用低應變法、聲波透射法對其樁身完整性進行檢測。檢測結果表明該工程的88#和103#樁樁身存在明顯缺陷，判定為Ⅳ樁。針對上述缺陷樁采用鉆芯法進行驗證，為確保驗證檢測結果的可靠性，利用鉆芯孔對88#、103#進行孔內攝像檢測（圖1、圖2）。孔內攝像視頻顯示上述范圍內，樁身完整性存在明顯缺陷，混凝土中粗骨料和細骨料膠結差，進一步驗證鉆芯法檢測的缺陷程度和范圍，如表2所示。

圖1 88#、103#樁芯樣照片（鉆芯法）

圖2 88#、103#樁孔內攝像視頻截圖

表2 88#、103#樁鉆芯法檢測結果

3.2 工程案例二

某住宅小區位于重慶江北區海爾路，上部結構為框架結構，建筑層數為地上33層?；A為人工挖孔灌注樁，樁端持力層為中風化砂巖。

37#樁混凝土芯樣連續、完整，表面光滑，膠結一般，骨料分布基本均勻、呈長柱狀局部呈短柱狀、斷口吻合，局部芯樣表面少量氣泡、蜂窩麻面、溝槽，綜合判定樁身完整性等級為Ⅱ類（圖3）。由于受鉆孔水平和操作水平的影響，鉆芯法無法確定樁底沉渣厚度，采用孔內攝像技術對沉渣厚度進行驗證檢測，檢測圖像如圖4所示，實測沉渣厚度為170mm。根據《建筑樁基礎設計與施工驗收規范》DBJ 50-200第6.3.9條的規定：端承樁的沉渣厚度不應大于50mm，實測沉渣厚度不滿足規范要求。對于鉆芯法無法準確檢測沉渣厚度時，可以采用孔內攝像技術進行驗證檢測。

圖3 現場芯樣圖

圖4 孔內攝像圖片（樁底部位）

4 結論

（1）基樁完整性檢測方法中，每種方法都有其適應性。實際工程中，應根據受檢樁的工程特點和檢測方法的適用性，合理選擇一種或多種檢測方法。確保檢測結果的全面、客觀和準確。

（2）孔內攝像技術可直觀、定量檢測基樁缺陷位置、形式、程度，可用于復雜、有爭議工程的驗證檢測。